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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2007.tde-03072007-180315
Documento
Autor
Nome completo
Carlos José Rocha de Oliveira Castro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Saltara, Fábio (Presidente)
Brinati, Hernani Luiz
Ferreira, Marcos Donato Auler da Silva
Título em português
Simulação da interação casco-propulsor de uma embarcação usando mecânica dos fluidos computacional (CFD).
Palavras-chave em português
Casco
Malha girante
Propulsor
Turbulência
Volumes finitos
Resumo em português
Este trabalho discute a questão da interação entre o casco do navio e o propulsor em funcionamento conjunto, e sua simulação por ferramentas computacionais. O texto se concentra em descrever os principais efeitos dessa interação, as principais dificuldades em se estimar esses efeitos, os métodos tradicionalmente usados, e como ferramentas computacionais podem ser aplicadas de maneira vantajosa. No texto também pode ser encontrada uma análise crítica dos métodos mais comuns e dos resultados, baseada em trabalhos de diversos autores, publicados nacional e internacionalmente. É apresentado o método dos volumes finitos, usado nesta pesquisa, algumas de suas particularidades principais, vantagens e desvantagens, e os resultados das simulações realizadas, interpretados à luz dos valores experimentais usados para comparação e das limitações do método dos Volumes Finitos. A comparação é feita analisando-se grandezas integrais, como a resistência do casco ou o empuxo do propulsor; e também as características do escoamento, como o perfil de velocidade na esteira, presença de vórtices, e outras estruturas típicas. Os resultados obtidos têm a mesma ordem de precisão dos que tem sido obtidos por outros pesquisadores, internacionalmente, e são coerentes qualitativamente; mas algumas questões referentes aos modelos físico e numérico escolhidos ainda limitam a precisão dos resultados e restringem sua adoção em atividades de engenharia. Entretanto, diversas características observadas no escoamento contribuem para aumentar o conhecimento de alguns fenômenos envolvidos no problema.
Título em inglês
Simulation of the propeller-hull interaction using computational fluid mechanics (CFD).
Palavras-chave em inglês
Finite volumes
Hull
Propeller
RANS
Sliding mesh
Turbulence
Resumo em inglês
This work is about the hull and propeller interaction in joint functioning, and its simulation by computational tools. The text concentrates in describing the main effects of such interaction, the main difficulties in the estimation of these effects, the methods traditionally adopted, and how computational tools can be applied in advantageous way. A critical analysis of the most common methods and results, based on paperworks of several different authors worldwide, can also be found. The Finite Volumes method, used in this research, is presented - its main issues, advantages and disadvantages, and the simulations outcomes, compared to the experimental values and explained by the knowledge of the Finite Volumes method limitations. The comparison is made by means of both integral values, such as the hull's resistance or the propeller thrust; as well as the characteristics of the flow, like the wake velocity profile, presence of vortex, and other typical structures. The results shows the same error band than the ones which has been obtained by other researchers, worldwide, and most of the typical characteristics of the flow were observed. But some issues concerned to the chosen physical and numerical models still limit the precision of the outcomes, and restrict the application of such models at engineering activities. But several insights about the flow, obtained at this study, can be useful to the understanding of some phenomena involved in the propeller operation.
 
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fichacatalografica.pdf (10.74 Kbytes)
Tesefinalcomindice.pdf (16.98 Mbytes)
Data de Publicação
2007-08-15
 
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